Produits de tubes d'échange thermique en carbure de silicium
Avantages caractéristiques
● La norme de rectitude des tubes d'échange thermique en carbure de silicium : rectitude (unité : mm/m) Inférieure ou égale à 1,2 %. Chaque produit de tube d'échange thermique doit réussir entièrement l'inspection standard des tubes avant de quitter l'usine.
● Norme de test de résistance à la pression de l'eau pour les tubes d'échange thermique en carbure de silicium : Chaque tube en carbure de silicium est testé à 100 Bar (60S) pour garantir la fiabilité et la sécurité.
● Le certificat EN10204-3.1 est disponible.
● Un nouveau type d'échangeur de chaleur tubulaire avec des tubes d'échange de chaleur en carbure de silicium comme noyau. En raison des excellentes caractéristiques de résistance à la corrosion, de résistance aux températures élevées, de conductivité thermique élevée, de dureté élevée et de résistance à l'usure du carbure de silicium, les échangeurs de chaleur en carbure de silicium sont particulièrement adaptés aux environnements de travail tels que la corrosion à haute température, haute pression, acide fort et alcalin. , l'érosion du flux d'air à grande vitesse et l'usure des particules ; C'est un excellent produit haute performance qui peut remplacer les échangeurs de chaleur en graphite, les échangeurs de chaleur en acier inoxydable, les échangeurs de chaleur en métal de tantale, les échangeurs de chaleur en Hastelloy, les échangeurs de chaleur en fluoroplastique et les échangeurs de chaleur à revêtement de verre.
● Les échangeurs de chaleur en carbure de silicium ont une excellente efficacité de transfert de chaleur, sont plus petits et plus compacts par rapport aux équipements d'échange de chaleur traditionnels, peuvent économiser 70 % d'espace d'installation par rapport aux échangeurs de chaleur à revêtement de verre (le même transfert de chaleur nécessite une zone d'échange de chaleur plus petite). En raison de sa facilité de démontage, le côté du tube d'échange thermique en carbure de silicium peut être directement entré pour le nettoyage ou l'inspection, ce qui entraîne de faibles coûts de maintenance.
Spécifications du produit
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Taille nominale |
Diamètre extérieur ± Xmm |
Diamètre intérieur ± Xmm |
ToléranceX mm |
Fausse rondeur mm |
Longueur maximale L ± 2 mm |
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DN8 |
8 |
6 |
±0.1 |
Inférieur ou égal à 0.2 |
2000 |
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DN10 |
10 |
8 |
±0.2 |
Inférieur ou égal à 0.2 |
2000 |
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DN14 |
14 |
11 |
±0.3 |
Inférieur ou égal à 0.3 |
4000 |
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DN19 |
19 |
14.5 |
±0.4 |
Inférieur ou égal à 0.4 |
4000 |
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DN25 |
25 |
20 |
±0.5 |
Inférieur ou égal à 0,5 |
4000 |
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DN35 |
35 |
25 |
±0.7 |
Inférieur ou égal à 0.7 |
4000 |
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DN38 |
38 |
28 |
±0.8 |
Inférieur ou égal à 0.8 |
4000 |
Scénarios d'application
Convient aux équipements des échangeurs de chaleur tubulaires (également appelés échangeurs de chaleur à calandre et à tubes)
Convient à divers processus chimiques tels que le refroidissement, la condensation, le chauffage, l'évaporation, l'évaporation à membrane fine et l'absorption
Particulièrement adapté à divers produits chimiques hautement corrosifs tels que :
1. Acides corrosifs forts tels que le brome, l'acide sulfurique, l'acide fluorhydrique, l'acide nitrique, l'acide chlorhydrique, etc.
2.Hydroxyde de sodium ou autres bases fortes ;
3. Composés halogénés ;
4. Solution saline et composés organiques.
Contexte de recherche sur l'échangeur de chaleur en céramique de carbure de silicium
Au cours des dix dernières années, en raison de la pénurie d'énergie, les travaux d'économie d'énergie ont été menés davantage. Divers nouveaux types de fours avancés et économes en énergie ont été améliorés de jour en jour, et l'utilisation de matériaux isolants de haute qualité tels que de nouvelles fibres réfractaires a considérablement réduit les pertes de chaleur des fours. L'utilisation de dispositifs de combustion avancés a amélioré la combustion, réduit le nombre de combustions incomplètes et le rapport air-carburant a également tendance à être raisonnable. Cependant, la technologie permettant de réduire les pertes de chaleur des gaz d’échappement et de récupérer la chaleur résiduelle des gaz de combustion ne progresse toujours pas rapidement. Un grand nombre de poêles à haute température dans l'industrie peuvent évacuer les gaz de combustion jusqu'à 1 300 degrés, et la perte d'énergie thermique est importante. Afin d'améliorer encore l'efficacité thermique du four de chauffage et d'atteindre l'objectif d'économie d'énergie et de réduction de la consommation, la récupération de la chaleur résiduelle des gaz de combustion est également un moyen important d'économiser de l'énergie.
Il existe généralement deux manières de récupérer la chaleur résiduelle des gaz de combustion : la première consiste à préchauffer la pièce à usiner ; la seconde consiste à préchauffer l’air pour la combustion. Le préchauffage des pièces de fumées nécessite un volume d'échange thermique important, souvent limité par le chantier (les fours intermittents ne peuvent pas utiliser cette méthode). La combustion de l'air de préchauffage est une meilleure méthode, qui est généralement configurée sur le four de chauffage, et peut également améliorer la combustion, accélérer la vitesse de chauffage du four et améliorer les performances thermiques du four. Cela répond non seulement aux exigences du processus, mais permet également d'obtenir au final des économies d'énergie globales significatives.
Depuis les années 1950, la Chine utilise des préchauffeurs pour préchauffer l'air des fours industriels, parmi lesquels les principales formes sont des échangeurs de chaleur tubulaires, cylindriques à rayonnement et à blocs de fonte, mais l'efficacité de l'échange est faible. Dans les années 1980, la Chine a successivement développé des échangeurs de chaleur à jet, à rayonnement, composites et autres, principalement pour résoudre le problème de la récupération de la chaleur perdue à moyenne et basse température. Des résultats significatifs ont été obtenus dans la récupération de la chaleur résiduelle des gaz de combustion en dessous de 100 degrés, et l'efficacité de l'échange thermique a été améliorée. Cependant, à haute température, le matériau de l'échangeur thermique est encore limité, la durée de vie est faible, la charge de travail de maintenance est importante ou le coût est élevé, ce qui affecte la promotion et l'utilisation.
La plupart des échangeurs de chaleur actuellement utilisés sont des échangeurs de chaleur métalliques, qui ne peuvent être utilisés qu'à basse température. Ils ne peuvent pas être utilisés directement lorsque la température du gaz est élevée. Une grande quantité d'air froid doit être infiltrée et une protection contre les hautes températures est requise, comme un ventilateur de refroidissement et un système de contrôle. Lorsque de l'air froid est infiltré, la température de récupération de l'échangeur thermique sera basse.
Les échangeurs de chaleur en céramique ont été bien développés malgré les limites des échangeurs de chaleur en métal car ils ont mieux résolu les problèmes de résistance à la corrosion et de résistance aux températures élevées et sont devenus le meilleur échangeur de chaleur pour récupérer la chaleur perdue à haute température. Après des années de pratique de production, il a été démontré que les échangeurs de chaleur en céramique sont très efficaces. Ses principaux avantages sont : une résistance élevée à haute température, une bonne résistance à l’oxydation et une résistance aux chocs thermiques. Longue durée de vie, faible maintenance, performances fiables et stables et opération facile. Il s’agit actuellement du meilleur appareil pour récupérer la chaleur résiduelle des gaz de combustion à haute température.
La nouvelle technologie des échangeurs de chaleur qui remplacent le métal par la céramique, qui a été développée et utilisée pour la première fois, a été incluse dans le programme national de la flamme. Cette nouvelle technologie convertit l'air froid initialement utilisé dans les fours industriels en air chaud, ce qui non seulement améliore l'efficacité du travail, mais permet également d'économiser beaucoup d'énergie. Étant donné que les échangeurs de chaleur en céramique constituent l’un des principaux équipements permettant d’améliorer l’utilisation de l’énergie et ont un large éventail d’utilisations industrielles, leurs perspectives de promotion et d’application sont très prometteuses.
Les échangeurs de chaleur en céramique présentent les avantages suivants :
(1) L’utilisation d’échangeurs de chaleur en céramique est directe, simple, rapide, efficace, écologique et économe en énergie. Aucune protection contre l'air froid ou les températures élevées n'est requise, le coût de maintenance est faible et aucune opération de l'échangeur thermique en céramique n'est requise. Applicable à la récupération de chaleur résiduelle et à l'utilisation de fours industriels à gaz dans divers environnements, en résolvant notamment le problème selon lequel la chaleur résiduelle de divers fours industriels à haute température est trop élevée pour être utilisée ;
(2) L'État exige que la température des échangeurs de chaleur en céramique soit supérieure ou égale à 1 000 degrés. Comme il résiste aux températures élevées, il peut être placé dans des zones à haute température. Plus la température est élevée, meilleur est l'effet d'échange thermique et plus les économies d'énergie sont importantes ;
(3) Remplacer les échangeurs de chaleur métalliques dans des conditions de température élevée ;
(4) Résoudre les problèmes d’échange thermique et de résistance à la corrosion dans l’industrie chimique ;
(5) Les échangeurs de chaleur en céramique ont une forte adaptabilité, une résistance à haute température, une résistance à la corrosion, une résistance à haute température, une bonne résistance à l'oxydation, une résistance stable aux chocs thermiques et une longue durée de vie.
Les échangeurs de chaleur en céramique sont largement utilisés dans divers fours de chauffage, fours à air chaud, fours de traitement thermique, fours de craquage, torréfacteurs, fours de fusion, fours de trempage, chaudières à pétrole et à gaz et autres fours dans les secteurs de l'acier, des machines, des matériaux de construction, de la pétrochimie, des non- fonderie de métaux ferreux et autres industries. Cette technologie utilise un dispositif d'inversion pour alternativement absorber et libérer de la chaleur dans deux chambres de stockage de chaleur afin de maximiser la récupération de la chaleur des gaz de combustion, puis chauffer l'air et le gaz de combustion au-dessus de 1 000 degrés. Même les combustibles de faible valeur calorifique (tels que le gaz de haut fourneau) peuvent obtenir un allumage stable et une combustion efficace, ce qui peut économiser 40-70 % de combustible. Le rendement est augmenté de plus de 15 %, la perte d'oxydation et de combustion des billettes d'acier est réduite de plus de 40 %, les émissions de NOx sont inférieures à 100 ppm et la température des émissions de gaz de combustion est inférieure à 160 degrés, ce qui réduit considérablement l'effet de serre de la Terre.
Les échangeurs de chaleur courants en cordiérite, mullite, haute alumine, pierres précieuses de coke et autres matériaux ont une mauvaise conductivité thermique et de mauvaises performances de transfert de chaleur. Les échangeurs de chaleur en céramique de carbure de silicium ont été bien développés malgré les limitations des échangeurs de chaleur métalliques. La raison principale est qu'en plus des avantages communs des échangeurs de chaleur en céramique tels que la résistance à haute température, la résistance à la corrosion, la résistance à haute température, la résistance à l'oxydation, une bonne résistance aux chocs thermiques, une longue durée de vie, des performances stables et fiables, etc., il a une bonne conductivité thermique et des propriétés mécaniques à haute température (résistance, résistance au fluage, etc.) sont les meilleures parmi les matériaux céramiques connus, ce qui en fait le meilleur échangeur de chaleur pour récupérer la chaleur perdue à haute température.
Les échangeurs de chaleur en céramique de carbure de silicium peuvent être largement utilisés dans divers fours de chauffage, fours à air chaud, fours de traitement thermique, fours de craquage, torréfacteurs, fours de fusion, fours de trempage, chaudières à pétrole et à gaz et autres fours dans l'acier, les machines, les matériaux de construction, la pétrochimie. , fonderie de métaux non ferreux et autres industries. Sa méthode d'utilisation est directe, simple, rapide, efficace, économe en énergie (taux d'économie d'énergie de 25 à 45 %), respectueuse de l'environnement et sa durée de vie est des dizaines de fois supérieure à celle des échangeurs de chaleur métalliques dans la même position, ce qui non seulement réduit coûts pour les entreprises, mais permet également d'économiser de l'énergie pour le pays.
Sélection des paramètres structurels du tube d'échange thermique et du numéro de passage du tube
1. Sélection des paramètres structurels du tube d'échange thermique
Les tubes d'échange de chaleur peuvent être constitués de tubes lisses, de tubes filetés, de tubes rainurés en spirale, etc. Lors de la sélection des tubes d'échange de chaleur, les facteurs suivants doivent être pris en compte.
(1) Diamètre du tube
Plus le diamètre est petit, plus l'échangeur de chaleur est compact et moins cher, et un meilleur rapport entre le coefficient du film de transfert de chaleur et le coefficient de résistance peut être obtenu. Cependant, plus le diamètre est petit, plus la perte de charge de l’échangeur thermique est importante. À condition de respecter la chute de pression admissible, il est généralement recommandé d'utiliser un tube de φ19 mm. Pour les fluides sujets au tartre, un tube d'un diamètre extérieur de φ25 mm est utilisé pour un nettoyage facile. Pour les fluides de procédé à écoulement diphasique gaz-liquide, un diamètre de tube plus grand est généralement utilisé. Par exemple, dans les rebouilleurs et les chaudières, les tubes d'échange thermique ont principalement un diamètre de φ32 mm et de φ51 mm. Les tubes d'échange de chaleur directement chauffés par le feu ont pour la plupart un diamètre de φ76 mm.
(2) Longueur du tube
Lorsqu'il n'y a pas de transfert thermique à changement de phase, plus le tube est long, plus le coefficient de transfert thermique est élevé. Sous la même zone de transfert de chaleur, l'utilisation de tubes longs entraîne une section transversale d'écoulement plus petite, un débit plus élevé et moins de passages de tubes, ce qui peut réduire le nombre de coudes dans l'échangeur de chaleur, ce qui entraîne une perte de charge plus faible. . De plus, lorsque de longs tubes sont utilisés, le coût spécifique par mètre carré de surface de transfert de chaleur est également inférieur. Toutefois, des tubes trop longs rendent la fabrication difficile. On choisit donc généralement une longueur de tube de 4 à 6 mètres. Pour les échangeurs de chaleur avec une grande surface de transfert thermique ou sans changement de phase, une longueur de tube de 8 à 9 mètres peut être sélectionnée.
(3) Disposition des tubes et entraxe des tubes
La disposition des tubes sur la plaque tubulaire comprend principalement deux types : la disposition carrée et la disposition triangulaire. L'agencement triangulaire favorise l'écoulement turbulent du fluide côté coque et comporte un grand nombre de tubes. La disposition carrée est propice au nettoyage du côté de la coque. Afin de compenser leurs défauts respectifs, un agencement carré tourné selon un certain angle (c'est-à-dire un agencement carré transposé) et un agencement triangulaire avec un canal de nettoyage sont produits. La disposition en cercles concentriques est également moins couramment utilisée, généralement utilisée pour les échangeurs de chaleur de petit diamètre. L'espacement des tubes est la distance entre les centres de deux tubes adjacents. Plus l'espacement des tubes est petit, plus l'équipement sera compact, mais cela entraînera un épaississement de la plaque tubulaire, rendra le nettoyage peu pratique et augmentera la chute de pression de la coque. Pour cette raison, la plage de sélection générale est de (1,25 ~ 1,5)do (do est le diamètre extérieur du tube).
2. Sélection du nombre de passages de tubes et du type de coque
Le nombre de passages de tube est de 1 à 8, et 1, 2 ou 4 passages de tube sont couramment utilisés. À mesure que le nombre de passages du tube augmente, le débit dans le tube augmente et le coefficient du film de transfert de chaleur augmente également. Cependant, le débit dans le tube est soumis aux limitations de la chute de pression du tube. Les débits couramment utilisés dans la production industrielle sont les suivants : Le débit d'eau et de fluides similaires est généralement de 1 à 2,5 m/s, et le débit d'eau de refroidissement pour les grands condenseurs peut être augmenté jusqu'à 3 m/s. Le débit de gaz et de vapeur peut être sélectionné dans la plage de 8 à 30 m/s.
La coque peut être grossièrement divisée dans les types suivants
Échangeur de chaleur à coque unique [Figure (a)], différents types de déflecteurs peuvent être placés dans la coque, principalement pour augmenter le débit du fluide et améliorer le transfert de chaleur. C’est l’échangeur de chaleur le plus couramment utilisé. En fonctionnement sous vide avec condensation monocomposant, le tuyau peut être déplacé vers le centre de la coque.
L'échangeur de chaleur à double coque avec déflecteurs longitudinaux [Figure (b)] peut augmenter le débit de la coque et améliorer l'effet thermique. C'est moins cher que deux échangeurs de chaleur en série.
L'échangeur de chaleur à flux divisé [Figure (c)] convient aux exigences de débit important et de faible perte de charge. Le déflecteur peut être une plaque perforée lorsqu'il est utilisé comme condenseur.
L'échangeur de chaleur à double flux divisé [Figure (d)] convient aux faibles chutes de pression, lorsque le changement de température d'un fluide est très faible par rapport à l'autre fluide, et aux grandes différences de température ou aux grands coefficients de film de transfert de chaleur des tubes.
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